세라믹 커패시터(적층 세라믹 커패시터의 경우 MLCC라고도 합니다)에 있어서 "허용 오차"라는 용어는 제조 공정 상의 변동성으로 인해 발생하는 소자의 공칭값으로부터의 정전 용량 편차를 나타내며, 정전 용량에만 해당됩니다. 허용 오차는 정해진 소자의 측정된 정전 용량에 대해 다른 요인들로 인한 영향이 배제될 수 있도록 특별히 설계되고 엄격하게 규정된 시험 조건에서 측정됩니다.
"허용 오차"를 포괄적 의미로 해석해서 측정 조건에 관계없이 측정된 값이 공칭값의 명시된 허용 오차 범위내에 들어가기를 기대하는 것은 일반적인 오해입니다. 많은 제품들이 이런 차이를 쉽게 간과할 수 있을 만큼 특성에 있어 충분히 안정적입니다; 하지만 세라믹 커패시터는 이 중에 포함되지 않습니다. (Class 1 유전체를 기반으로 하는 커패시터는 예외입니다; 유전체 클래스에 대한 설명은 이 게시글을 참조하시기 바랍니다.)
안타깝게도 Class 2 및 3 유전체를 기반으로 하는 많은 세라믹 커패시터들은 정전 용량 특성이 끔찍하고 대단히 비참하게도 불안정하기 때문에 평상시의 측정으로는 정전 용량 값이 공칭값에서 명시된 '허용 오차’를 벗어나는 경우가 많습니다. 이것이 제품에 결함이 있다거나 규격에 맞지 않다는 것을 의미하는 것은 아니며, 단순히 이 기술의 본질이고 특성입니다.
세라믹 커패시터의 관측 정전 용량에 영향을 미치는 세 가지 중요한 요인들은 3T로 기억할 수 있습니다: 테스트 신호(Test signal), 온도(Temperature) 그리고 시간(Time)
테스트 신호: CL31A106KAHNNNE의 규격서로부터 발췌한 아래 이미지는 DC 전압과 AC 테스트 신호의 진폭이 관측 정전 용량에 미칠 수 있는 영향의 예시입니다. 이 경우, 단순히 사용되는 AC 테스트 신호의 진폭만 변경해도 관측 정전 용량은 -15%에서 +10% 내에서 변화할 수 있습니다. DC 전압의 영향은 더욱 심합니다; 정격 전압의 1/4만으로도 소자의 정전 용량은 절반으로 감소합니다. 기재된 +/-10% 허용 오차라는 수치가 모든 것을 포함할 것이라고 생각한 사람들에게는 매우 낯선 충격으로 다가올 수 있습니다.
이 정도 크기의 변동은 상당히 흔하며, 이 부분에 있어서 예로 든 부품이 비슷한 다른 부품보다 현저히 더 낫거나 더 나쁘지는 않습니다. 하지만 이 제품의 제조사는 특성 분석 시트의 형태로 (사용자들이)특정 소자들의 특성에 쉽게 접근할 수 있도록 칭찬할 만한 작업을 해 두었습니다.
온도: 아래 그림은 온도 특성이 다른 커패시터 시리즈 몇 가지의 온도에 따른 정전 용량 변화의 예를 보여줍니다. Class 1 유전체(C0G) 소자를 제외하면, 동작 온도 범위가 크게 변화하는 적용처에서는 최소 10% 변화가 예상됩니다. 이 그래프는 온도만의 영향을 보여줍니다: 다른 요인들은 관측 정전 용량의 변화량을 더욱 증가시키게 될 것입니다. 다시 한번 말하지만, 기재된 "허용 오차"가 모든 것을 아우르는 수치일 것이라고 생각한 사람들에게는 달갑지 않은 놀라움으로 다가갈 것입니다.
시간: 마지막으로, (Class 1 유전체는 다시 한번 예외로)세라믹 커패시터도 노화 현상이 옵니다. 정전 용량의 마지막 측정은 초기 제조 공정이나 조립 과정에서 행해지며 재료별 온도에 따라 가열하여 측정합니다. 세라믹 커패시터는 시간이 흐름에 따라 이 정전 용량이 서서히 줄어듭니다. 이 영향의 크기는 물질에 따라 달라지고, 누적되며, 종종 10시간당 몇 퍼센트까지도 됩니다. 이 기사는 이 영향에 대해 보다 자세하게 설명하고 있습니다. 환경에 따라 관측 정전 용량에 다른 요인으로 인한 영향을 더하거나 영향을 가릴 수도 있으며, "허용 오차"가 모든 것을 아우르는 용어로 잘못 이해된 경우, 어쨌든 소자 자체적으로 허용 오차를 벗어난 것처럼 보이도록 할 수도 있습니다.
요약하자면:
- "허용 오차"는 세라믹 커패시터의 관측값에 영향을 미치는 단 하나의 요인을 설명하는 것이며, 모든 요인이 포함된 것은 아닙니다.
- 이러한 다른 요인들은 명시된 허용 오차 값보다 훨씬 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이것이 제품 사양을 충족하지 못하는 결함이나 고장을 의미하지는 않습니다.
- 사용된 테스트 신호와 소자의 온도 그리고 소자를 마지막 디에이징한 이후의 시간은 세라믹 커패시터의 관측 정전 용량에 영향을 미칩니다. 이들 모두는 제조사 사양을 준수하는지 여부를 판단할 수 있는 정전 용량 측정을 위한 제조사의 시험 조건에 일치해야만 합니다.
- 많은 멀티미터에서 볼 수 있는 정전 용량 측정 기능은 제품이 제조사 사양을 충족하는지 여부를 판단하기 위한 유효한 도구는 아닙니다.
- 안정적인 정전 용량이 필요하다면, Class 1 유전체(C0G 또는 NP0가 가장 일반적)를 기반으로 하는 세라믹 커패시터 이외에는 고려하지 마십시오.
영문 원본: Why ceramic capacitors may seem out of spec, but aren’t